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钢丝绳在海洋石油生产中的安全挑战与技术创新

钢丝绳作为起重运输设备中的重要组成部分,广泛应用在海洋石油生产设施及海洋工程船舶上。平台常见吊机、修井机、钻机等设备上的钢丝绳使用频繁、使用强度大,经常承运人员或吊装重要设备,虽然海油石油生产的集团公司对钢丝绳的检验检测也有严格要求,但在实际生产活动中难以有效管控钢丝绳的运行风险,存在一定的安全隐患。

钢丝绳是提升、运输设备的 “生命线”。由于缺少科学有效的检测手段,始终潜伏着因强度损耗而发生断绳事故的危险。安全监管“重视但缺少技术手段”,成为长期未能解决的重大危险源。现有钢丝绳的人工检测方式:眼睛看,卡尺量。由于钢丝绳的特殊结构和随机因素,并且受人员素质、工作环境、恶劣工况等因素的影响,人工检测无法保障钢丝绳的安全运行。因此,有效管控钢丝绳风险,亟需技术创新。

钢丝绳主要风险及案例

断绳案例一、日本横滨甲板起重机钢丝绳断裂

2016年9月1日,货船(A船)在日本京浜港横滨第1区山下船头3号码头使用3号甲板起重机提升货物, 10点00分左右货物离开B船的船仓底,10点05分左右从起吊到B船仓底约7~8米处,3号起重机的主钢丝绳断裂,货物落到了B船的船仓里。B船因货物吊坠船舱底部发生破损而沉没,在B船上作业的作业人员中,5人因落水而1人死亡,被救助的4人中3人受了撞伤。而在8月13日,引发事故的船刚经第三方定期检查,测试结果合格。

断绳案例二、德国利勃海尔5000吨浮吊起重机钢丝绳断裂

2020年5月2日,德国罗斯托克码头一艘在建的海上风电安装船发生严重事故,船上起重机在进行载荷测试期间拦腰折断,船体发生损坏,并有几人受轻伤。DEME Offshore(比利时海洋工程公司)在德国罗斯托克港口起重机测试期间,在Orion 1重型船上发生“严重事故”后,展开了调查。据了解,钢丝绳在重载试验中断裂,起重机臂架的上半部倾倒撞到了船舷上。DEME说,这台起重机已造成“重大损坏”。当时船上大约有120人,共预计损失将达至少1亿欧元。

断绳案例三、石油行业钢丝绳断绳事故

2007年3月25日,大港油田第一钻井公司40538钻井队在井场搬迁汽吊钢丝绳断裂,造成1人死亡;

2006年7月,吉林钻井二公司某钻井队购置咸阳石油钢管钢绳厂主提升绳,新绳悬挂后正常使用一星期,便发生断绳事故,造成2人死亡,多人受伤;

2006年,吐哈油田石油储运公司厂区内吊装高架灯时,发生钢丝绳断裂,造成严重事故;

2003年,国内某油田50D电动钻机在作业过程中钢丝绳突然断裂并散射出大量断丝,造成重大事故;

(摘自《金属制品》2003年第10期《Φ35mm钢丝绳断绳事故分析》;

断绳案例四、重工企业钢丝绳事故

2007年4月24日,福建省福鼎市立新造船厂在修理一艘5000吨级船舶时,拖引船只的钢绳突然断裂,造成1人死亡,7人受伤;

2006年1月 18日 在沈家门马峙岛金鑫船舶修造厂修理“浙普23011”号装沙船时发生钢丝断裂,造成1人死亡,1人受伤;

2004年10月 20日 ,晋江深沪商业码头罐区发生钢丝绳断裂事故,造成2人死亡;

根据API RB 9B:2015与SY/T6666-2017《石油天然气工业用钢丝绳选用和维护推荐作法》,对于钻井机钢丝绳的严格检查要求,明确了日检、月检及年检的重要性与具体执行标准。

1、日检: 钻井提升钢丝绳应每日检查一次(许多现场实际执行每班检查一次),并做好检测记录。

2、月检:月度检查应对钢丝绳产生的各类损伤及损伤的演变情况进行详细检查。检查报告应和设备的保养记录一并存档。

3、年检: 年度检查应由第三方检测公司或在具有能力的专业公司指导下进行。

这些检查制度旨在确保钢丝绳在极端工况下的安全可靠性,减少因钢丝绳失效而引发的潜在风险。

然而,尽管这些检查措施在一定程度上提升了钢丝绳使用的安全性,但它们主要依赖于人工目视检查和有限的探伤仪器辅助,这种方法存在显著的局限性。特别是针对钢丝绳内部的复杂状况,如断丝、隐蔽磨损、深层锈蚀以及难以察觉的疲劳损伤,传统的人工检测手段往往力不从心。这些内部缺陷若未能及时发现并处理,将可能成为威胁作业安全的重大隐患。

为了克服这一挑战,实现钢丝绳状态的全面、实时、精准监测,业界正积极探索并应用更为先进的技术手段。例如,采用智能传感器和物联网技术,将钢丝绳的实时状态、损伤情况等数据传输至本地分析系统,通过系统分析判断钢丝绳的健康状况,从而实现对钢丝绳各类损伤的早期预警和在线监测。这种技术不仅大大提高了检测效率与准确性,还实现了监测的连续性和实时性,为钻井作业的安全生产提供了更为坚实的保障。

因此,在遵循API RB 9B:2015与SY/T6666-2017标准的基础上,洛阳威尔若普检测技术有限公司(TCK.W)作为铁磁性材料无损探伤技术的领军者,通过其自主研发的弱磁检测技术,能够准确检测钢丝绳的内外部损伤,包括断丝、磨损、锈蚀及疲劳损伤等,为钢丝绳的安全运行提供了可靠的保障。其研发生产的TCK.W钢丝绳在线检测系统在石油行业得到了广泛应用,并取得了显著成效。

TCK.W钢丝绳在线检测系统应用在海洋石油生产设施及海洋工程船舶所用的钢丝绳检测设备防护等级为满足类及类防爆环境要求,持有防爆合格证,并通过了船级社认证。

TCK.W钢丝绳检测设备在煤炭矿井、岸桥中大量应用,在煤安认证过程中,通过交变湿热实验及振动实验,满足高湿度、高盐度、高温差要求,并对检测探头等装置做加强设计,可以满足石油陆上海上使用情况。

TCK.W第一次将电磁检测技术和机器视觉识别技术融合集成,不仅能够24小时在线实时、高速自动采集钢丝绳各类损伤信息,而且能够通过机器视觉识别技术,实时采集钢丝绳的径缩测量像素信息、6D捻距断丝数量识别图像信息、以及钢丝绳的其他各种松股、变形、笼股、跳丝、锈蚀、磨损等损伤信息,并通过机器智能技术对采集到的大数据进行分析处理,形成钢丝绳损伤处金属截面积损失率、捻距断丝数量识别统计、直径测量数值、伤点准确定位、其他各种损伤视图等检测报告。

以下是对TCK.W钢丝绳在线监测系统在石油行业几个典型应用现场的介绍。

一、海上钻井平台

在东海某海上钻井平台上,TCK.W的钢丝绳在线监测系统被成功应用于钻井平台设备的钢丝绳。这些设备在海上作业中承受着巨大的风浪和载荷,其钢丝绳的安全性能直接关系到钻井作业的安全和效率。TCK.W的系统通过实时监测钢丝绳的健康状况,有效预警了多次潜在的安全隐患,避免了因钢丝绳断裂导致的重大事故。同时,系统还提供了详细的检测数据,帮助平台管理人员科学评估钢丝绳的承载能力和使用寿命,为合理安排维修和更换计划提供了有力支持。

二、石油勘探现场

TCK.W钢丝绳在线监测系统在油田勘探开发作业中对安全生产起到重要的作用。举例:在四川页岩气勘探开发作业中,多个钻井现场的大型钻机安装了TCK.W的钢丝绳在线监测系统。由于油田自然环境恶劣,钻井大绳承受提拉、震动、及外部环境的影响,极易出现磨损和疲劳损伤。TCK.W弱磁无损检测技术通过对钢丝绳金属截面积损伤量值的百分比对钢丝绳进行判废,能够对钢丝绳的断丝、锈蚀、磨损、变形等缺陷进行识别,能够及时发现钢丝绳的微小损伤,并准确评估其损伤程度。这不仅避免了因钢丝绳断裂导致的生产中断造成的损失,还保障了钻井一线员工的生命安全。此外,TCK.W系统还具备远程监控功能,使得设备管理人员能够实时掌握钢丝绳的运行动态,提高了管理水平。

TCK.W的钢丝绳在线监测系统在石油行业的应用取得了显著成效。据用户反馈,该系统不仅提高了钢丝绳检测的准确性和效率,还大大降低了人工检测的成本和风险。通过实时监测和预警功能,系统有效避免了因钢丝绳断裂导致的生产中断和安全事故,保障了石油企业的安全生产。同时,系统还提供了详细的数据分析功能,帮助管理人员科学评估钢丝绳的承载能力和使用寿命,为合理安排维修和更换计划提供了有力支持。

因此洛阳威尔若普检测技术有限公司的TCK.W的钢丝绳在线监测系统在石油行业的应用现场展现出了卓越的性能和广泛的应用价值。未来,随着技术的不断发展和创新,TCK.W将继续为石油行业的安全生产和可持续发展贡献更多力量。


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